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题型 7 光合作用与细胞呼吸相关的实验探究（题
型归纳）
与光合作用和细胞呼吸相关的实验探究题涉及的知识比较广，课本基础实验和经典实验经常出现在选
择题的某个选项或非选择题的前两个空，属于基础题。此外，试题多以真实的科研实验为情景，考查实验
结果分析、实验思路设计及结果预测等。
1. （2021•福建）下列关于“探究酵母菌细胞呼吸的方式”（实验Ⅰ）和“培养液中酵母菌种群数量的变化”
（实验Ⅱ）的叙述，正确的是（ ）
A．实验Ⅰ、Ⅱ都要将实验结果转化为数学模型进行分析
B．实验Ⅰ、Ⅱ通气前都必须用NaOH去除空气中的CO
2
C．实验Ⅰ中，有氧组和无氧组都能使澄清石灰水变浑浊
D．实验Ⅱ中，可用滤纸在盖玻片另一侧吸引培养液进入计数室
2. （2021•广东）秸秆的纤维素经酶水解后可作为生产生物燃料乙醇的原料。生物兴趣小组利用自制的纤维素
水解液（含5%葡萄糖）培养酵母菌并研究其细胞呼吸（如图）。下列叙述正确的是（ ）
A．培养开始时向甲瓶中加入重铬酸钾以便检测乙醇生成
B．乙瓶的溶液由蓝色变成红色，表明酵母菌已产生了CO
2
C．用甲基绿溶液染色后可观察到酵母菌中线粒体的分布
D．实验中增加甲瓶的酵母菌数量不能提高乙醇最大产量
3. （2021•甲卷）某同学将酵母菌接种在马铃薯培养液中进行实验，不可能得到的结果是（ ）
A．该菌在有氧条件下能够繁殖 B．该菌在无氧呼吸的过程中无丙酮酸产生
C．该菌在无氧条件下能够产生乙醇 D．该菌在有氧和无氧条件下都能产生CO
24. （2021•北京）关于物质提取、分离或鉴定的高中生物学相关实验，叙述错误的是（ ）
A．研磨肝脏以破碎细胞用于获取含过氧化氢酶的粗提液
B．利用不同物质在酒精溶液中溶解性的差异粗提DNA
C．依据吸收光谱的差异对光合色素进行纸层析分离
D．利用与双缩脲试剂发生颜色变化的反应来鉴定蛋白质
5. （2021•浙江）渗透压降低对菠菜叶绿体光合作用的影响如图所示，图甲是不同山梨醇浓度对叶绿体完整率
和放氧率的影响，图乙是两种浓度的山梨醇对完整叶绿体ATP含量和放氧量的影响。CO 以HCO ﹣形式提
2 3
供，山梨醇为渗透压调节剂，0.33mol•L﹣1时叶绿体处于等渗状态。据图分析，下列叙述错误的是（ ）
A．与等渗相比，低渗对完整叶绿体ATP合成影响不大，光合速率大小相似
B．渗透压不同、叶绿体完整率相似的条件下，放氧率差异较大
C．低渗条件下，即使叶绿体不破裂，卡尔文循环效率也下降
D．破碎叶绿体占全部叶绿体比例越大，放氧率越低
6. （2021•广东）与野生型拟南芥WT相比，突变体t 和t 在正常光照条件下，叶绿体在叶肉细胞中的分布及
1 2
位置不同（图a，示意图），造成叶绿体相对受光面积的不同（图b），进而引起光合速率差异，但叶绿素
含量及其它性状基本一致。在不考虑叶绿体运动的前提下，下列叙述错误的是（ ）A．t 比t 具有更高的光饱和点（光合速率不再随光强增加而增加时的光照强度）
2 1
B．t 比t 具有更低的光补偿点（光合吸收CO 与呼吸释放CO 等量时的光照强度）
1 2 2 2
C．三者光合速率的高低与叶绿素的含量无关
D．三者光合速率的差异随光照强度的增加而变大
【例题1】 （2022•石嘴山校级四模）下列关于生物实验的说法，正确的是（ ）
A．可利用菠菜叶稍带些叶肉的下表皮观察叶绿体和线粒体
B．探究酸碱度对过氧化氢酶活性影响时应保持温度相同且适宜
C．可以通过检测是否产生二氧化碳来判断酵母菌细胞的呼吸方式
D．低温诱导植物染色体数目变化实验中应将大蒜根尖制成装片后再低温处理
【例题2】 （2022•湘阴县校级三模）某同学为探究实验室培养的动物细胞进行细胞呼吸的方式，模拟教
材中“探究酵母菌细胞呼吸的方式”进行了实验。下列相关分析正确的是（ ）
A．该实验无氧呼吸的产物使溴麝香草酚蓝水溶液变成黄色的时间比有氧呼吸的短
B．该实验中通入氧气组与不通入氧气组分别为实验组和对照组
C．通入氧气组与不通入氧气组的培养液的pH都会发生一定的改变
D．细胞呼吸生成乳酸的过程中，合成ATP的能量来自丙酮酸中的化学能
【例题3】 （2022•河东区二模）下列试剂在实验1和实验2中所发挥的作用相同的是（ ）
选项 试剂 实验1 实验2
A 酒精 绿叶中色素的提取与分离 观察植物根尖分生组织有丝分裂
B 蒸馏水 观察质壁分离与复原实验 配置固体培养基
C 聚乙二醇 植物体细胞杂交 制备杂交瘤细胞D 氢氧化钠 检测生物组织中的蛋白质 探究酵母菌细胞的呼吸方式
A．A B．B C．C D．D
教材基础实验常用试剂及其作用
试剂 实验名称 目的
质量分数为 观察根尖分生组织细胞的有丝分裂 与体积分数为 95%的酒精等体积混
15%的盐酸 低温诱导染色体加倍 合，作为解离液，使组织细胞分离开
50% 脂肪的鉴定 洗去浮色
酒精 洗去卡诺氏液
（体 95% 低温诱导植物染色体数目的变化
与质量分数为 15%的盐酸等体积混
积分
合，作为解离液，使组织细胞分离开
数）
无水
绿叶中色素的提取和分离 作为提取剂，提取色素
乙醇
【例题4】 （2022•贵州模拟）下列是利用洋葱所做的几组实验，其中实验结果与实验操作相吻合的是（
）
选项 实验操作 实验结果
A 提取洋葱绿叶中的色素时加入适量的无水乙醇，CaCO ，未 观察到滤纸条上只有2条色素
3
加SiO ，之后对提取到的色素进行分离 带
2
B 将洋葱鳞片叶外表皮细胞制成临时装片，先用质量浓度为 观察到细胞发生质壁分离后复
3g/mL蔗糖溶液处理，低倍镜下观察，再用清水处理后在低 原现象
倍镜下观察
C 剪取洋葱根尖2～3mm，经解离→漂洗→染色→制片后，先 观察到大多数细胞处于细胞分
在低倍镜下找到分生区细胞，再再高倍镜下观察 裂的间期
D 遮光部分不呈蓝色，曝光部分
洋葱绿叶 处理后的绿叶 碘蒸气处理
呈蓝色
A．A B．B C．C D．D洋葱在实验中的“一材多用”
取材部位 实验名称 取材原因
植物细胞的质壁分离和复原 外表皮细胞含紫色大液泡
鳞片叶 细胞较大，外表皮细胞有大液泡，内
叶 使用高倍显微镜观察细胞的多样性
表皮细胞有明显的细胞核
管状叶 叶绿体中色素的提取和分离 色素含量多
材料易得，且分生区细胞分裂能力
观察根尖分生组织细胞的有丝分裂
强，染色体数目少，易于观察
根
材料易得，且低温(4 ℃)下根尖也能
低温诱导植物染色体数目的变化
分裂生长，诱导染色体变异率较高
【例题5】 （2022•湖北模拟）在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化削（悬浮液中有H O，没有
2
CO ），光照条件下可以释放出 O ，该反应称为希尔反应。结合所学知识，分析下列说法正确的是
2 2
（ ）
A．提供水、光合色素和酶，适宜光照等条件下也可能产生O
2
B．希尔反应可以证明水的光解产生的O 全部来自水
2
C．希尔反应悬浮液中铁盐的作用与NADP+的作用相似
D．希尔反应说明有机物的最终合成和水的光解无关
1. （2021•乙卷·节选）生活在干旱地区的一些植物（如植物甲）具有特殊的CO 固定方式。这类植物晚上气
2
孔打开吸收CO ，吸收的CO 通过生成苹果酸储存在液泡中；白天气孔关闭，液泡中储存的苹果酸脱羧释
2 2
放的CO 可用于光合作用。回答下列问题：
2
（3）若以pH作为检测指标，请设计实验来验证植物甲在干旱环境中存在这种特殊的 CO 固定方式。
2
（简要写出实验思路和预期结果）【例题1】 （2022•肇庆二模）为研究光合作用过程，科学家设计了以下实验：将叶绿体的类囊体放入烧
杯中，人为调整类囊体膜两侧的pH，并适时加入适量的ADP和Pi，一段时间后检测ATP是否产生，实验
过程如图1；科学家还测定了添加ADP和Pi的前后类囊体膜两侧H+浓度变化，结果如图2所示。据此回
答下列问题：
（1）叶绿体的类囊体是光合作用中 阶段的场所，主要吸收 （填可见光
的颜色）的叶绿素和在层析液中溶解度 （填“最大”或“最小”）的类胡萝卜素分布在类囊体
的薄膜上。
（2）若想证明“类囊体膜两侧H+没有浓度差就不能合成ATP”。还需人为调整类囊体膜两侧的pH，使
，并适时加入适量的ADP和Pi，一段时间后检测ATP的产生情况。
（3）研究者发现“只有类囊体内的H+浓度高于膜外时，才能促使ADP和Pi合成ATP”，在上述实验的
基础上，还需设计怎样的实验。请写出实验思路，并在图3中画出预期实验结果。实验思路：
。
【例题2】 （2022•青羊区校级模拟·节选）在适宜温度及CO 浓度条件下，某实验小组测得某森林中石
2
栎和青冈幼苗叶片的生理指标如下表所示。请回答：
植物种类 光补偿点（µmol•m﹣2•s﹣1） 光饱和点（µmol•m﹣2•s﹣1）
石栎 29 980
青冈 23 930
（3）研究发现，空气中氧气浓度不同时，对受冷害的植物的光合作用速率的影响是不同的。某实验小组欲探究低氧浓度（1%）对受冷害青冈幼苗的光合作用速率的影响，请简要写出实验思路并预测实验
结果及结论。（实验所需材料及条件都充足）
实验思路：
。
预测结果及结论：
。
1. （2021•山东·节选）光照条件下，叶肉细胞中O 与CO 竞争性结合C ，O 与C 结合后经一系列反应释放
2 2 5 2 5
CO 的过程称为光呼吸。向水稻叶面喷施不同浓度的光呼吸抑制剂SoBS溶液，相应的光合作用强度和光
2
呼吸强度见表。光合作用强度用固定的CO 量表示，SoBS溶液处理对叶片呼吸作用的影响忽略不计。
2
SoBS浓度（mg/L） 0 100 200 300 400 500 600
光合作用强度（CO µmol•m2•s﹣ 18.9 20.9 20.7 18.7 17.6 16.5 15.7
2
1）
光呼吸强度（CO µmol•m2•s﹣1） 6.4 6.2 5.8 5.5 5.2 4.8 4.3
2
（2）与未喷施SoBS溶液相比，喷施100mg/LSoBS溶液的水稻叶片吸收和放CO 量相等时所需的光照
2
强度 （填：“高”或“低”），据表分析，原因是
。
（3）光呼吸会消耗光合作用过程中的有机物，农业生产中可通过适当抑制光呼吸以增加作物产量。为
探究SoBS溶液利于增产的最适喷施浓度，据表分析，应在 mg/L之间再设置多个浓度梯度
进一步进行实验。
2. （2022•山东·节选）强光条件下，植物吸收的光能若超过光合作用的利用量，过剩的光能可导致植物光合
作用强度下降，出现光抑制现象。为探索油菜素内酯（BR）对光抑制的影响机制，将长势相同的苹果幼苗
进行分组和处理，如表所示，其中试剂L可抑制光反应关键蛋白的合成。各组幼苗均在温度适宜、水分充
足的条件下用强光照射，实验结果如图所示。分组 处理
甲 清水
乙 BR
丙 BR+L
（3）据图分析，与甲组相比，乙组加入BR后光抑制 （填“增强”或“减弱”）；乙组与丙
组相比，说明BR可能通过 发挥
作用。
【例题1】 （2022•玉树州四模）为了研究不同氮素形态对烟草光合速率的影响，研究人员配制了浓度相
同的无氮营养液（CK）、只含硝态氮（NO ﹣）的营养液（T ）只含铵态氮（NH +）的营养液（T ）和硝
3 1 4 2
态氮与铵态氮比例为1：1（NO ﹣：NH +＝1：1）的营养液（T ），处理烟草幼苗，实验处理方法相同，
3 4 3
实验条件均保持适宜，再培养15天、30天后分别测量并比较烟草的净光合速率，结果如表所示：
检测参数 气孔导度mol/m2•s 胞间CO 浓度μmol/mol 净光合速率μmol/m2•s
2
处理时间 15天 30天 15天 30天 15天 30天
CK 0.12 0.13 348.87 313.78 5.19 2.04
T 0.31 0.33 379.20 333.78 9.61 12.15
1
T 0.06 0.14 336.07 362.33 5.09 5.49
2
T 0.12 0.27 361.00 339.17 7.35 8.65
3
（ 1 ） CK 组 的 缺 氮 效 应 （ 填 “ 不 明 显 ” 或 “ 明 显 ” ） ， 理 由 是
。
（2）T 组净光合速率小于T 组，可能的原因是
3 1
。（答两点即可）。欲探究硝态氮促进烟草净光合速率的
最 适 浓 度 ， 实 验 设 计 思 路 是
。
（3）光合色素吸收的光能用于：第一推动光化学反应，产生光合电子传递和光合磷酸化，从而形成参
与还原C 过程的 ；第二转变成热能散失；第三以荧光形式发射出来。这三者之间存
3
在此消彼长的相互竞争关系。若硝态氮有利于叶绿素分子传递和转换能量用于光反应，则分别检测
CK、T 和T 组光合色素吸收光量子后释放的最大荧光参数Fm，预期结果为
1 3
。【例题2】 （2022•莆田三模）农作物的生长受外界环境因素的影响很大，在长期进化过程中，农作物对
各种胁迫具有了一定的应激反应。科研工作者为探究干旱、冷害等胁迫对玉米幼苗代谢活动的影响进行了
相关实验、对胁迫期和恢复期进行了相关指标的测量，结果如图 1所示。图2为光反应示意图。回答下列
问题：
注：“CT”起示对照组，“D”表示干旱胁迫组，“C”表示冷害胁迫组，“D&C”表示干旱+冷害胁迫组
（1）图1对玉米幼苗进行了四种不同的处理，在恢复期，植物的净光合速率没有明显改变的组是
。研究表明，玉米幼苗对低温较敏感。单一冷害胁迫会对光系统Ⅰ和光系
统Ⅱ造成极大损伤，请据此分析单一冷害胁迫条件下玉米幼苗的净光合速率下降的原因：
。
（2）据图2可知，类囊体内高浓度的H+来源于 。类囊体内产生的高浓度的H的作用是
。
（3）玉米叶肉细胞中的P蛋白是一种水通道蛋白，由P基因编码，在干旱胁迫的条件下，其对水分的
吸收具有重要的调节功能。研究过程中，科研工作者得到P蛋白超量表达的突变株系M。正常种植条件
下，野生型玉米和突变株系M的气孔开放程度基本相同，但突变株系M具有较高的光合效率，推测其
叶绿体膜上超量表达的P蛋白能促进CO 的吸收。请设计实验来验证上述推测（检测方法不做要求，只
2
写出检测指标即可）。
实验设计：
。
预期实验结果： 。
